大学物理---湖南师范大学课件热力学.ppt

四、 绝热过程 五、循环过程和卡诺循环 六、热力学第二定律 热力学基础（二） [ 基本内容 ] [ 重点 ] * 理解循环过程的特征，会计算特殊循环过程的效率。 * 了解可逆过程和不可逆过程的含义以及过程进行的方向性。理解热力学第二定律的两种表述。 7.4、 绝热过程和多方过程 1、绝热过程的内能增量与对外做功 P 绝热过程中系统与外界没有热量的交换。 0 = + D W E d Q=0 内能的增量 ) ( 1 2 T T C M m E V - = D 系统对外界所做的功 ) ( 1 2 T T C M m W V - - = 在绝热过程中，系统对外界所做的功等于系统内能增量的负值 2、理想气体准静态绝热过程的过程方程 准静态微小过程： 理想气体： 由两式消去 d T ，利用 T C M m V P V d d - = RT M m PV = T R M m P V V P d d d = + 泊松公式 绝热方程对非 静态过程不适用。 P V A 绝热 等温 绝热线： 等温线： 3、绝热线 绝热线陡些 A A A V P V P - = d d 例题、有8×10-3kg氧气，体积为0.41×10-3m3 ，温度为27℃。如氧气作绝热膨胀，膨胀后的体积为4.1×10-3m3 ，问气体做多少功？如作等温膨胀，膨胀后的体积也为4.1×10-3m3 ，问气体做多少功？ 解： 绝热方程： 选择题：对于理想气体，下列哪个过程是可能发生的？ (1) 等容加热，内能减少，压强升高； (2) 等温压缩，压强升高，同时吸热 (3) 等压压缩，内能增加，同时吸热 (4) 绝热压缩，压强升高，内能增加 V P T1 T2 系统经历一系列状态变化后又回到初始状态的整个过程叫循环过程。 经历一个循环过程后，系统的内能不变。 7.5、 循环过程和卡诺循环 1、循环过程 准静态循环过程可用相图上的闭合曲线表示。 P V B A b a PB VB PA VA 在一个循环过程中，系统对外界所做的净功等于 P-V 图上循环曲线所包围的面积。 循环过程的净功 正循环和逆循环 V P 顺时针：正循环 热循环 逆时针：逆循环 致冷循环 热机中工作物质进行的是正循环。 设在一次循环过程中，系统从高温热源（可能不只一个）吸收热量为 Q1 ，向低温热源（可能不只一个）放出热量的绝对值为 Q2 ，对外界所做净功为 W 。 热机效率 致冷系数 制冷机采用的是逆循环。 设在一次循环过程中，系统从低温热源吸收热量为 Q2 ，向高温热源放出热量的绝对值为 Q1，外界对系统所做净功为 W 。 例题、3.2?10-2 kg 氧气作 ABCDA 循环过程。A?B和 C?D 都为等温过程，设T1= 300 K，T2= 200 K，V2 = 2V1 。求循环效率。 D A B C T1=300K T2=200K V2 V1 V P 解： 吸热 放热 吸热 放热 3、卡诺循环 “为了最完整地研究由热得到动力的道理，必须不依赖于任何特定机构和任何特殊的工作物质，必须使所进行的讨论不仅适合于蒸汽机，而且可以应用于一切可以想象的热机，不管它们用的什么物质，也不管它们如何动作。” 研究循环过程的理想模型 —— 卡诺循环 理想气体准静态卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。 AB 过程： CD 过程： BC 和 DA 过程： Q1 Q2 卡诺循环的效率 V3 V1 V P D A B C V2 V4 T1 T2 卡诺正循环的效率： * 卡诺循环的效率仅由 T1 、T2 决定 卡诺逆循环的致冷系数： * 效率小于 1 * 提高效率的途径：升高 T1 ，降低 T2 例题、一定量理想气体经历一循环过程，其中AB 和CD 是等压过程，BC 和 DA 是绝热过程。已知 B 点和 C 点的温度分别为 TB 和 TC ，求此循环效率。 解： C D A B P1 P2 P V C D A B P1 P2 P V 例题、计算奥托循环的效率。c ? d 、 e ? b为等容过程， b ? c ，d ? e 为绝热过程。 Vo V P V a c d e b 解： 吸热 放热 Vo V P V a c d e b V P T1 T2 a f e d c b 选择题 一卡诺机进行如图两个循环过程：a b c d a 和a e f d a ，则有 （A） （B） （C） （D） 7.6、热力学第二定律 是否满足热力学第一定律的过程就一定会发生？ 热力学过